Et kunstners konsept av TRAPPIST-1-verdener, basert på tilgjengelige data om planetenes egenskaper.
(Bilde: © NASA / JPL-Caltech)
Den største av verdens i det syv-planete TRAPPIST-1-systemet kan skryte av en atmosfære som har utviklet seg over tid, snarere enn den som dannet seg med det.
Observasjoner gjort med NASAs Hubble-romteleskop avslører at planetens atmosfære er forskjellig fra det begynnende miljøet, noe som betyr at det mest sannsynlig er en steinete verden som ligner andre i systemet.
"Denne atmosfæren er ikke den den ble født med," sa Hannah Wakeford, en forsker ved Space Telescope Science Institute i Baltimore, Maryland, til Space.com. En natal atmosfære ville være rik på hydrogen, noe forskerne ikke ser. I stedet, "det har blitt endret av forskjellige prosesser," sa Wakeford. Atmosfærisk og geologisk aktivitet kunne ha spilt en betydelig rolle i endringene. [Exoplanet Tour: Meet the 7 Earth-Size Planets of TRAPPIST-1]
Wakeford og hennes kolleger brukte Hubble til å studere TRAPPIST-1 g, den sjette planeten fra stjernen. De hadde tidligere sondert atmosfærene til de første fem planetene, identifisert med bokstavene b til f, og funnet ut at alle de fem planetene mangler de massive hydrogenatmosfære som indikerer gassgiganter, noe som gjør dem mer sannsynlig å være steinete. Deres forrige studie hadde ikke vært presis nok til å avgjøre om TRAPPIST-1 g hadde sin opprinnelige atmosfære.
"G var det siste spørsmålstegnet i det," sa Wakeford. "Akkurat som brødrene og søstrene, inneholder den ikke den opprinnelige atmosfæren. Den har en utviklet atmosfære."
Hun presenterte resultatene i januar på vintermøtet til American Astronomical Society i Seattle.
"Salt og pepper"
I 2016 kunngjorde astronomer ved Chiles Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST) at de oppdaget tre planeter rundt den svake stjernen TRAPPIST-1. Fire flere verdener ble oppdaget i løpet av et år, noe som gir totalt syv. Alle planetene ligger innenfor den beboelige sonen til stjernen deres, regionen der flytende vann skal kunne vedvare på en planetens overflate. Bare 40 lysår fra Jorden, inneholder TRAPPIST-1 de fleste planetene som er kjent for å ligge innenfor den beboelige sonen til en enkelt stjerne.
TRAPPIST-1 g er den største av verdens, med anslag som plasserer den til rundt 1,1 ganger jordens masse.
Hvis planetene er gassgiganter, ville de beholde sin opprinnelige, hydrogenrike atmosfære. I kontrast har steinete verdener makt til å endre atmosfære. Bevegelsen av karbon kan spille en nøkkelrolle i atmosfærens utvikling. Smeltende mantelmagma fanger karbon under overflaten. Når magmaen beveger seg mot overflaten, lar det reduserte trykket karbonet slippe ut i gassform. På jorden frigjøres fanget karbonat som karbondioksid, en klimagass som lar planeten vår vokse varmere ved å fange varme fra solen. Tidligere forskning avslører at verdener som Mars og månen også kan felle karbonrikt materiale, så vel som andre elementer, og slippe dem ut i atmosfæren i gassform.
Også kjent som røde dverger, M dverger som TRAPPIST-1 utgjør den høyeste bestanden av stjerner i galaksen. Noen studier antyder at tre av hver fjerde stjerner kan være en M-dverg. De langlivede stjernene er kjøligere og mørkere enn sollignende stjerner, men de er også utrolig aktive, og gjør sine planeter i stråling fra kraftige fakler og utbrudd. [Hvordan fortelle stjernetyper fra hverandre (Infographic)]
Deres kjølige temperaturer kan også forårsake problemer i jakten på liv. M-dvergene med lav masse kan skryte av skyer og til og med vanndamp i atmosfærene, omtrent som de største planetene. Disse molekylene kan lage falske signaler for astronomer som prøver å studere atmosfærene i verdenene som kretser rundt dem.
Når en planet går mellom stjernen og jorden, kan astronomer studere lyset som strømmer gjennom himmelen for å låse opp noen av mysteriene i planetarisk atmosfære. Fordi de bærer vannmolekyler, kan M dverger gjøre prosessen mer utfordrende; Det kan være vanskelig å avgjøre om signaler som antyder tilstedeværelse av vann kommer fra planeten eller stjernen.
"Fordi stjernen har disse funksjonene i seg, betyr det målingene du gjør, og du kan ikke være 100 prosent sikker på at det ikke er stjernen du måler," sa Wakeford. "Du må kunne utelukke tilstedeværelsen og effekten stjernen har på disse planetene."
For å hjelpe med å sortere gjennom rotet, utviklet Wakeford og hennes kolleger en metode for å fjerne den forbløffende forurensningen. Først utførte de en grundig studie av TRAPPIST-1, hvor de undersøkte hvordan stjernens temperatur endret seg på forskjellige steder.
"Selve stjernen er en blanding av tre forskjellige typer temperaturer," sa Wakeford. Generelt er stjernen relativt kjølig, med en tredjedel av den dekket i litt varmere flekker på 2,726 grader celsius (4 940 grader Fahrenheit). Mindre enn 3 prosent av stjernen er dekket av ekstremt varme flekker ved en temperatur på 5 526 C (9 980 F).
Det er fordi TRAPPIST-1 er dekket av stjerneflekker som Wakeford sa er mindre og svakere enn de som finnes i solen vår.
"Distribusjonen av [flekkene] er som salt og pepper - den er bare oppdaget overalt og fordelt jevnt," sa Wakeford.
Ved å studere stjernen som en individuell planet i sitt system som gikk mellom den og jorden, kunne astronomene undersøke hvordan temperaturen fra stjernen endret seg.
"Vi kan faktisk bruke planeten som en sonde av stjernens temperaturegenskaper," sa Wakeford.
Med den informasjonen i hånden undersøkte astronomene deretter atmosfæren på planeten selv, med tillit til at de kunne redegjøre for molekylære signaler som kommer fra stjernen. De var i stand til å utelukke den store, pustete hydrogenatmosfæren rundt g som ville antydet at det var en gassgigant snarere enn en steinete verden hvis luft hadde blitt endret av geologiske og atmosfæriske prosesser.
"Det fører virkelig til den sanne jordiske naturen til denne planeten," sa Wakeford.
Teamet brukte også sine målinger for å beregne planetens radius med 1.124 ganger jordens radius, noe som ga den en tetthet like under planeten vår. Dette passer TRAPPIST-1 g fast: Det er en steinete verden.
Med seks av planetene ute av veien, håper astronomene å rette oppmerksomheten mot det syvende og siste objektet, TRAPPIST-1 h. De planlegger å studere planeten sommeren 2019.
"Det kommer til å bli veldig spennende å bruke denne metoden på nytt, ikke bare for å se hva planeten har laget av, men for å se hvordan stjernen endrer og påvirker denne planeten," sa Wakeford.
Videre kunne prosessen som de utviklet for å skille ut vanndampforurensning fra TRAPPIST-1, også brukes på observasjoner av andre M dverger.
Forskningen ble publisert i slutten av 2018 i Astronomical Journal.
